JPH0245488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の吸着器の各々を１サイクル内
に、予め定めた数の吸着サイクル、減圧ないし圧
力平衡サイクル、洗浄サイクル及び再昇圧サイク
ルを経過させ、圧力推移式吸着装置の吸着器、配
管及び又は弁について、測定可能な物理量を選定
して連続的に測定し、これらの物理量に応じて生
じた目標値と現在測定値との差を吸着装置に生じ
た欠陥を表わすものとして評価し、欠陥があるも
のと確認された装着部分を除外した後に、減小し
た数の吸着器により吸着装置の稼動を継続するこ
とから成る、ガスの浄化及び分解のために周期的
に作動する圧力推移式吸着装置の稼動方法に関す
る。

上述のこの種の稼動方法はドイツ公開公報第
2851847号により知られている。ガスの分解ない
し浄化のための工業的に用いられる大型の吸着装
置の場合、弁や配管或いは吸着器に欠陥が発生し
ても、全体の装置の作動を停止させることは、経
済的に好ましくない。従来の稼動方法において
は、欠陥の有無を系統的に探知を行い、１以上の
吸着器が脱落しても残りの吸着器によつて装置の
稼動も継続し得る工程形態をとることによつて効
果的な解決を行つている。

しかし従来の方法においては適用された欠陥の
認定と、それに続いて欠陥装置部分を作動から除
外することとは、原理上は信頼できるとしても、
実際問題として、実際に必要な以上の装着部分が
作動から除外されることが屡々起る。その理由
は、従来の方法の場合においては、或る単一の物
理量が測定値と目標値との間に差があることを示
した場合既に除外機構が働らいてしまうことにあ
る。こうした偏よりは限られた時間内に発生する
ことが多く、減少した数の吸着器による図式への
切換えは多くの場合に無用である。

個別の吸着器を作動から除外することは吸着装
置全体の作動停止ほど重大ではないが、吸着装置
の吸着器の数が少なくなると、粗ガスの供給量を
少なくしたり、同じ量の粗ガスを通過させる場合
には圧力を高くしたりすることが必要になる。前
者の場合には生成量が明らかに減少し、後者の場
合には吸着装置の圧力平衡が微妙な影響を受け
る。これらの事実はどちらも作動上有害である。

本発明の課題は、実際に欠陥が存在している場
合にのみ吸着装置の作動の切換を指示し、その切
換を最小時間内に終了させる工程を含む。圧力推
移式吸着装置の稼動方法を提供することにある。

この課題は本発明によれば、複数の測定可能な
物理量のうち１つについて目標値と現在値との間
に差を生じた時に、同一の装着部分に所属する少
なくとも１つの別の物理量の目標値と現在値との
間に差が生じることを待つことと、それにより欠
陥あるものと確認された装着部分を、その時に始
めて除外し、減少した数の吸着器により吸着装置
の稼動を継続することによつて解決される。

本発明の稼動方法によれば、例えば切換弁の機
械的なヒステリシス又は弁位置通報器ないしは圧
力発振器の不正確な動作或いは「じよう乱」など
による短期間の重要でないじよう乱等のために別
の吸着器が作動から除外されることが確実に防止
される。即ち本発明の稼動方法によれば、ただ１
つのじよう乱の徴候が発生しても当該吸着器が作
動から除外されることには至らない。このじよう
乱の徴候は多分表示されるだけにとどまるであろ
う。本発明によれば、そうした表示の後に、例え
ば或る所定の時に吸着装置の或る所定の箇所が特
定の圧力に到達していない時に、弁位置通報器、
吸着器圧力などの装着信号の点検によるチエツク
が行われる。このチエツクにより、じよう乱が重
要で持続的なもの（例えば弁の故障）か、又はサ
イクル時間のわずかな延長により除去し得るもの
かが確かめられる。後者の場合には、スイツチン
グ機構によつて吸着装置のその後の作動の切換
は、吸着器の数を変更せずに行われる。

圧力推移式吸着装置の場合、常時追跡されて適
切な物理量としては、吸着器又は配管の内部の圧
力であることがわかつている。圧力をどのように
して測定するか又は絶対圧力と圧力の変化又は経
過のうちどれを測定すると有利かは、どんな圧力
推移過程を実行するか、どんな技術的補助ないし
監視手段を用意するか、吸着と脱着との圧力差の
値などの要因に依存する。所定時間内に弁の自動
制御により或る特定の圧力変化を行わせることも
一例として可能であり、その場合には一例とし
て、圧力変化の間の或る所定時点における弁位置
が、監視すべき物理量として選定される。

個別の切替タイミング即ち弁の反転が時間計画
ではなく圧力計画に従つて行われるように、即ち
吸着装置の特定部分例えば吸着器又は接続配管中
の圧力が或る予め特定した値になつた時に弁を反
転させるように、圧力推移式の吸着装置を作動さ
せることもできる。その場合、弁の特性が予め与
えられていれば、目標値からの偏よりを欠陥弁の
指標として参照する可能性が存在する。

しかし圧力推移式の吸着装置の最も普通な稼動
方法は、予め正確に定めた時間計画に従つて弁の
反転を行わせることである。この場合において吸
着器及び又は連結配管中の圧力を物理量として選
定して欠陥中の認定に当つて参照すると特に好都
合であることが、本発明により明らかにされてい
る。

吸着装置においては、欠陥認定後の減少した数
の吸着器への移行をできるだけ早く実現するとい
う問題が存在する。従来の方法によれば、この減
少した数の吸着器への移行は、欠陥認定（反転）
後に残留する吸着器は、部分的に、それまでのサ
イクル順序に従つて、或る予定されたサイクルま
で更に作動させ、部分的にはその状態を保持する
ことにより行われている。そのため吸着装置が減
少した数の吸着器に適合するまでには、或る数の
同期サイクルが必要とされる。そのため特に複数
の吸着器を欠陥のために作動から除外せねばなら
ない場合に、各々の反転プログラムについて同期
サイクルを次々に実行する必要があるため、吸着
装置が再び作動可能状態となるまでの時間のロス
を生ずる。

従つて本発明の一実施態様によれば、欠陥装置
部分の除外後に次のサイクルに移行する際に残留
している吸着器は、それらが既に適切な圧力レベ
ルになつていない限り、数サイクルの飛越しによ
り１サイクルで、より低いか又はより高い適切な
圧力レベルにされる。このように本発明によれ
ば、中間の同期サイクルの省略によつて吸着装置
全体の機能を迅速に再開させることができる。

本発明に従つて、新しいサイクル図式に移行す
る際に、除外された吸着器の数に対応する数の吸
着サイクルを脱落させて、各々のサイクル中の機
能の当初の順序を再設定するように、除外に当り
残留する吸着器が経過すべきサイクルの機能をず
らせ、既に比較的長い間吸着にあつた１個以上の
吸着器に、比較的高い圧力において行われる１以
上の減圧サイクルを引受けさせ、比較的短い間吸
着にある１個以上の吸着器は吸着用として残留さ
せる。それにより、１個以上の吸着器を作動から
除外せずに圧力図式をじよう乱サイクルから導出
して、種々のステツプについて、減少した数の吸
着器による工程の圧力図式を探求する。次に圧力
推移についてこれまでの圧力図式からの最小の偏
りを示すステツプに吸着装置を移行させる。従つ
て新しい圧力図式がこれまでの圧力図式と相似で
あることが、工程の迅速な経過にとつて非常に重
要である。そのためには、マイクロ秒の単位でこ
の比較を行うための工程計算機が明らかに必要に
なる。

より詳細には、或る１つの吸着器が脱落した
後、第３図に示す如き圧力推移図式を左から右に
見てその除外された吸着器の前方にある吸着器
が、脱落した機能を補うために用いられる。その
場合に新しいサイクル図式への反転は１サイクル
で行われる。

本発明による圧力平衡過程ないしはオーバーフ
ロー過程は、通常は、可能な限り、２つの吸着器
の間において行われる。対応する吸着器の不存在
によりこのことが不可能ならば補助弁によりガス
を排出させる。対応する吸着器が脱落している場
合には生成ガスを圧力の形成のために用いてもよ
い。このためにも補助弁が必要になる。

本発明による稼動方法は、従来の方法に比べ
て、実際にじよう乱が起こつた場合にのみ吸着器
が作動から除外されること、生成物量を減少させ
る必要がないこと、新しいサイクル線図への切換
が１サイクルで最小時間内に行われること、など
の利点を備えている。

次に図面に示した本発明のいくつかの実施例に
ついて更に詳述する。

第１図は９個の吸着器を備えた吸着装置の工程
図である。

第１図に示す装置において、粗ガスは、配管１
０７及び弁１１を通り吸着器１に到達する。粗ガ
ス中の易吸着性の成分は吸着器１に固定される
が、粗ガス中の難吸着性の成分は、弁１２及び配
管１０４を経て装置を離れる。吸着終了後に、こ
れまで吸着器１に導かれた粗ガス流の部分は、別
の吸着器（この場合には吸着器４）に切換えら
れ、吸着器１中の圧力は、第１中間圧力Ｅ１に低
下する。これは弁１５，５５を開放して吸着器５
との圧力平衡を取ることによつて行う。吸着器１
中の圧力は、弁１６，６６を介した吸着器６との
圧力平衡によつて第２中間圧力Ｅ２１，Ｅ２２に
低下させ、更に弁１６，７６を介した吸着器７と
の圧力平衡によつて第３中間圧力Ｅ３に低下させ
る。

吸着方向に行われる吸着器１中のこの圧力低下
によつて吸着器５，６，７中の圧力は増大する
（B1，B21，B22ないしB3）。

吸着器１中の圧力は次に弁１３，８３，８４の
開弁によつて更に低下する（E41，E42）。吸着器
１からのガスは吸着器８を通り吸着方向に対する
向流として流れる。その際に、吸着器８に以前に
吸着された成分は吸着器８から完全に洗い落され
（SP2）、吸着器８中には第１圧力（B4）が形成
される。生成したガス混合物は配管１０５を経て
平衡容器１０１に到達する。

次に弁８３，８４は開弁、弁９３，９４は開弁
され（E43）それにより吸着器９から、以前に吸
着された成分が向流において洗い落される
（SP1）。

次に弁１３，９３，９４が開弁され、吸着器１
中にある残りのガスは弁１４の開弁により残留ガ
スとして平衡容器１０１に導入される（E51，
E52）。その後は吸着器１は過圧をまたず、洗浄
準備状態になる。

洗浄（SP1）は、なおも圧力下にある吸着器２
に、開弁された弁２３，１３，１４を介して吸着
器１を連通させることによつて行う。吸着器１よ
りの排出ガス配管１０５を経て平衡容器１０１に
到達する。その際に吸着器２は７番目の減圧期間
Ｅ４３（サイクル）を経過する。吸着器１の第２
洗浄期間SP２において、弁２３は開弁、弁３３
は開弁されるため、吸着器１は洗浄ガスを吸着器
３から受ける。吸着器３は５番目の減圧期間Ｅ４
１にある。吸着器１から排出ガス配管１０５を介
して再び平衡容器１０１に到達する。

洗浄後の吸着器１中の圧力上昇は７ステツプで
行われる。この目的のため吸着器１は、弁１４の
閉弁と弁４６，１６の開弁とによつて、吸着器４
との圧力平衡状態にされる。吸着器４は４番目の
減圧期間にある。吸着器１中の次の圧力上昇
（B21，B22）は、弁４６の閉弁及び弁５６の開
弁によつて行われ、この際に吸着器５は減圧され
る（E21，E22）。５番目の圧力上昇（B1）は、
弁５６の閉弁、弁６５，１５の開弁と、それによ
る吸着器６との連通によつて行われる。吸着器６
はこの時に減圧になつている（E1）。吸着圧力へ
の最終的な圧力上昇（B01，B02）は、弁１０
２，１５を開弁し、生成ガスを分流させて行う。
吸着器１はこの際に再び新たな吸着の準備状態に
なる。

弁１１３，１１５，１１６は必要な際に過圧ガ
スを放出するために用いられる。

即ちPSA法によれば原則的に粗ガス中の不純
物は高圧で吸着され、低圧で吸着される。周期的
にこの過程が反復され、基本的には次の６つの工
程から成つている。

(i) 吸着圧力においての全不純物の吸着（ステツ
プA1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，
A9）。

(ii) 複数の圧力平衡段階による再生圧力に至る減
圧。減圧されたガスは、再生済み吸着器を再び
圧力下におくことと、再生吸着器を洗浄するこ
ととのために用いられる（ステツプE1，E21，
E22，E3，E41，E42，E43）。

(iii) 吸着器を洗浄に対する準備状態にするための
向流による低圧までの最後の減圧（ステツプ
E51，E52）。

(iv) 圧力形成にある別の吸着器からのガスによる
低圧洗浄（ステツプSP1，SP2）。

(v) 別の吸着器からの放出ガスによる増圧（ステ
ツプB4，B3，B21，B22，B1）。

(vi) 生成ガスによる増圧（ステツプB01，B02）。

第２図は第１図の吸着装置のサイクル図であ
る。

第２図には吸着器が第１図の符号に従つて示さ
れ、最も上の横列にサイクル番号が示され、また
表１に示したサイクル表示が各々のサイクルにつ
いて示されている。第２図からわかるように、第
１図に示した装置において常に３つの吸着器が同
時に、しかしわずかな時間のずれをもつて、吸着
のために切換えられる。従つて各々の吸着サイク
ルの際に粗ガス量の1/3のみが各々の吸着器に到
達する。

第１図に示した装置において各々の吸着器の作
動経過を示す第２図のサイクル図式を、吸着器１
のみについて以上に説明したが、第２図から特に
明らかなように、残りの吸着器２〜９のサイクル
図式も全ての点で吸着器１のサイクル図式に対応
し、単にそれに対し時間的にずれているだけであ
る。従つて全体の装置は、連続的に流れる生成物
流を生ずる。

第３図は１吸着サイクル中の１つの吸着器中の
圧力の時間推移を示すグラフである。第３図にお
いて、縦軸に吸着器の吸着圧力（気圧、ゲージ）、
横軸にサイクル時間（秒）をそれぞれ示してい
る。例として出発吸着圧力を20.8気圧（ゲージ）、
洗浄圧力を0.5気圧（グージ）としている。絶対
的に見れば同一の圧力変化によつて表わされる
別々の減圧サイクル及び増圧サイクル（例えば
E3−B3又はE42−B4）の割当てもこの第３図か
ら明らかにされる。

次に吸着装置の制御ストラテージを第４図の条
件設定のためのフローチヤート及び第５図の時間
−圧力線図によつて説明する。第４図のフローチ
ヤートにおいて長方形のブロツクは機能を、また
６角形のブロツクは分岐（条件を伴う決定）をそ
れぞれ表わしている。ブロツク４０１は常に次の
ステツプの導入を表わしているが、その導入の前
に、一定の質問がなされ、次のステツプないしサ
イクルへの移行はその質問に対する結果を依存す
る。

ブロツク４０２による第１の質問は、当該吸着
器に対する移行条件が満たされたか否かについて
なされる。或る吸着器又は配管の閉部の終圧、或
る所定圧力の設定に至る時間、或る所定の弁位置
に至る時間又は或る所定時間の経過後の弁位置
は、移行条件とみることができる。以下の説明で
はブロツク４０２の移行条件として、或る吸着器
においての終圧が選ばれている。横軸にサイクル
時間、縦軸に圧力をそれぞれ取つて示した第５図
において、符号５０１は、吸着終了後の或る吸着
器の初圧であり、この初圧から実線の矢印に従つ
て終圧（圧力の目標値）まで圧力を降下させる。
その場合、ハツチングによつて示した圧力の偏よ
り５０３は許容される。終圧に未だ到達していな
い場合、サイクル時間がその終値（第５図の符号
５０４により示す）に到達したか否かがブロツク
４０３において質問される。到達していない場合
には、終圧に到達したか否かが再び質問される。
サイクル時間がその目標値に到達している場合、
時間警報器がセツトされ、到達圧力が検査される
（ブロツク４０４）。終圧に到達しているか又は許
容される偏より５０３の範囲内で終圧に到達した
ことが、ブロツク４０５において判明すると、信
号線Ａを介して次のステツプへの移行がなされる
（ブロツク４０１）。

終圧に到達していない場合には、サイクル時間
が（目標＋裕度）時間に到達したか否かがブロツ
ク４０６において質問される。この場合裕度時間
とは、サイクル時間の約10％に等しい許容偏より
５０５（第５図）である。（第５図の１点鎖線矢
印により示すように、（目標＋裕度）時間が経過
し、なおも終圧に到達していない場合には、ブロ
ツク４０７において吸着器の故障が表示され、本
発明に従つてこの質問過程が同一の結果をもつて
再び反復される場合にはその吸着器はやがて除外
される（ブロツク４０８）。１回だけの質問では
不必要な除外が屡々なされるので、この２回に亘
る反復は、本発明にとつて重要な特徴である。

ブロツク４０６による質疑が否定的な結果をも
たらした場合、即ち（目標＋裕度）時間に未だ到
達していない場合には、ブロツク４０９によつて
別の質問がなされ、これにより１つの吸着器にお
いての初圧と瞬時圧との差の成行きが回答され
る。圧力が初圧と同じ（第５図の破線５０１〜５
０６参照）ならび再び吸着器の故障がブロツク４
０７において表示される。圧力差が存在する場
合、それまでの圧力が一定か否かが質問され（ブ
ロツク４１０）一定ならば故障が表示される（ブ
ロツク４０７）。

この圧力が一定でない場合、弁の故障が同時に
生じているか否かが質問される（ブロツク４１
１）。弁の故障が生じていたら吸着器の故障が表
示される（ブロツク４０７）。弁の故障が生じて
いない場合には、終圧に到達するためにサイクル
時間を高くする（ブロツク４１２）。高くしたサ
イクル時間内に終圧に到達した場合、信号線Ｂに
従つてブロツク４０２，４０４，４０５による質
問ないし検査が行われ、全部の質問について肯定
的な答が得られたら信号線Ａによつて次のステツ
プに移行する。

上述した過程によつて１つの吸着器の欠陥が確
認されると、その吸着器に所属する全部の弁及び
時には手動弁を閉弁して、その吸着器を除外す
る。その場合吸着装置の稼動は残りの吸着器によ
つて更に継続される。一例として９個から、残留
する８個の吸着器への切換は、同期化の過程なし
に、単一サイクルにおいて行われる。その場合、
生成物量を減少させずに済むため好つごうであ
る。

次に本発明による少数の吸着器への切換を実施
例により更に説明する。

実施例 １ 第２図に示すサイクル順序をもつた９個の吸着
器を有する第１図に示した圧力推移式の吸着装置
において、吸着器の第４サイクルにおいて故障が
発生し、吸着器１が除外されるものとする。その
場合第６図に示した８個の吸着器についての新し
いサイクル図式に吸着装置を適合させねばならな
い。第６図からわかるように、吸着器３，４の単
に２つの吸着器が吸着にあり、その場合に吸着サ
イクルの数は同時に９から６に減少する。

実施例 ２ 実施例１の吸着装置において、更に１つの欠陥
が発生し、吸着器２を除外せねばならなくなつた
と想定する。吸着装置はその場合第７図に示すサ
イクル図式に従つて７個の吸着器により稼動さ
れ、吸着サイクルの数は３に減少する。

叙上の説明に明らかなように本発明によるサイ
クル作動する圧力推移式吸着装置の稼動方法は多
数の吸着器を機能別に効率的に作動せしめガスを
浄化し、分解するために用いた場合甚だ有用な方
法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は９個の吸着器を備えた吸着装置の工程
図、第２図は第１図の吸着装置のサイクル図、第
３図は１つの吸着器においての圧力の時間推移を
示す線図、第４図は条件設定のためのフローチヤ
ート、第５図は時間圧力線図、第６図は８個の吸
着器を備えた吸着装置のサイクル図、第７図は７
個の吸着器を備えた吸着装置のサイクル図であ
る。 符号の説明、１〜９……吸着器、１２，１３，
１４，１５，１６，２１〜２６，３１〜３６，４
１〜４６，５１〜５６，６１〜６６，７１〜７
６，８１〜８６，９１〜９６，１０２，１０３，
１１３，１１５，１１６……弁、１０４，１０
５，１０６……配管、１０１……平衡容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の吸着器の各々を１サイクル内に、予め
   定めた数の吸着サイクル、減圧ないし圧力平衡サ
   イクル、洗浄サイクル及び再昇圧サイクルを経過
   させ、圧力推移式吸着装置の吸着器、配管及び又
   は弁について、測定可能な物理量を選定して連続
   的に測定し、これらの物理量において生じた目標
   値と現在測定値との差を吸着装置に生じた欠陥を
   表わすものとして評価し、欠陥があるものと確認
   された装置部分を除外した後に、減小した数の吸
   着器により吸着装置の稼動を継続することから成
   る、ガスの浄化及び分解のために周期的に作動す
   る圧力推移式吸着装置の稼動方法において、 上記物理量のうち１つについて目標値と現在測
   定値との間に差を生じた時に、同一の装置部分に
   所属する少くとも１つの別の物理量の目標値と現
   在測定値との間に差が生ずることを待つことと、
   それにより欠陥あるものと確認された装置部分
   を、その時に始めて除外し、減少した数の吸着器
   により吸着装置の稼動を継続することを特徴とす
   る稼動方法。 ２ 前記吸着器又は配管中の圧力を物理量として
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の稼動方法。 ３ 所定圧力を形成するまでの時間を物理量とし
   て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の稼動方法。 ４ 弁位置が所定位置に到るまでの時間又は所定
   時間経過後の弁位置を物理量として用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれか
   １項記載の稼動方法。 ５ 欠陥吸着器を除外後に次のサイクルに移行す
   る際に残留している吸着器を、それらが既に適切
   な圧力レベルになつていない限り、数サイクルの
   飛越しにより１サイクルで、より低いか又はより
   高い適切な圧力レベルにすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１〜４項記載の稼動方法。 ６ 吸着器中の圧力が高すぎる場合にガスを放出
   させて圧力を降下させることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の稼動方法。 ７ 吸着器中の圧力が低すぎる場合に生成ガスを
   導入して圧力を高くすることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の稼動方法。 ８ 除外された吸着器の数に対応する数の吸着サ
   イクルを脱落させて、各々のサイクル中の機能の
   当初の順序を再設定するように、１つの吸着器の
   除外に当り残留する吸着器が経過すべきサイクル
   の機能をずらせ、既に比較的長い間吸着にあつた
   １個以上の吸着器に、比較的高い圧力において行
   われる１以上の減圧サイクルを引受けさせ、比較
   的短い間吸着にある１個以上の吸着器は吸着に残
   留させることを特徴とする特許請求の範囲第１〜
   ７項のいずれか１項記載の稼動方法。 ９ 目標値と現在値との比較を工程計算機によつ
   て行わせ、１サイクル内の個別の残留吸着器の機
   能の変更もその工程計算機によつて行わせること
   を特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のいずれ
   か１項記載の稼動方法。